Diseño de un vermifiltro para el tratamiento de aguas residuales domésticas a escala piloto
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Date
2025-09-23
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Publisher
Universidad de Cuenca
Abstract
In response to the growing challenge of combining efficiency, sustainability and low cost in wastewater treatment, vermifiltration emerges as a potential innovative and eco-friendly solution that combines operational simplicity, low costs and environmental benefits. To validate its applicability at real scale, it is essential to design pilot plants that allow for experimentation and optimization of critical variables such as substrate composition and organic and hydraulic loads, key factors for future system scaling. This article addresses the design of a pilot-scale vermifiltration system that enables the analysis of a wide range of such variables. It will be implemented at the Ucubamba Wastewater Treatment Plant complex in Cuenca, Ecuador. The system is designed for a population equivalent of 25 people, with an average flow of 3.75 m3/d. Its maximum treatment capacity, in terms of organic loading rate (OLR) is 0.25 kgDBO/m2, with a recommended maximum BOD concentration of 600 mg/L. The design includes four independent vermifilter cells, allowing individual effluent characterization.
Each vermifilter column is composed, from top to bottom, of: 30 cm free space zone where the wastewater sprinkler is located, a 10 cm layer of worm compost, a 1 m active layer, 20 cm of pozzolanic material, 20 cm of gravel and 20 cm of whole stones. This design aims to ensure optimal conditions for microorganisms and worms, as well as flexibility to study both concentrated and diluted effluents, with the goal of thoroughly exploring a replicable alternative for wastewater treatment in rural and peri-urban areas of the region.
Resumen
Frente al creciente desafío de combinar eficiencia, sostenibilidad y bajo costo para el tratamiento de aguas residuales, la vermifiltración surge como una posible solución innovadora y ecológica al combinar simplicidad operativa, bajos costos y beneficios ambientales. Para validar su aplicabilidad a escala real, es fundamental diseñar plantas pilotos que permitan experimentar y optimizar variables críticas como la composición del sustrato y cargas orgánicas e hidráulicas, esenciales para su posterior escalamiento. Este trabajo aborda el diseño de un sistema piloto que permite analizar un amplio rango de dichas variables. Será implementado en el complejo de la Planta de Tratamiento de aguas residuales de Ucubamba en Cuenca, Ecuador. Comprende una población de diseño de 25 personas equivalentes, con caudal medio de 3.75 m3/d. Su capacidad máxima de tratamiento, en términos de carga orgánica superficial (OLR), es 0.25 kgDBO/m2, siendo recomendable una DBO máxima de 600 mg/l. El diseño consta de cuatro celdas independientes de vermifiltros, permitiendo caracterizar de forma individual el efluente. La columna de cada vermifiltro está compuesta, de arriba hacia abajo, por: 30 cm de espacio libre, donde se ubican los rociadores de agua residual, una capa de lumbricompost (10 cm), una capa activa (1m), material puzolánico (20 cm), grava (20 cm) y piedras enteras (20 cm). Este diseño busca garantizar condiciones óptimas para los microorganismos y lombrices y flexibilidad para estudiar efluentes concentrados y diluidos, con la visión de estudiar con profundidad una alternativa replicable para el tratamiento de aguas residuales en zonas rurales y periurbanas de la región.
Keywords
Ingeniería Civil, Vermifiltración, Tratamiento descentralizado, Aguas residuales domésticas
Citation
Código de tesis
TI; 1373
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero Civil